问题 问答题

某市对大气进行监测,发现该市首要污染物为可吸入颗粒物PM2.5(直径小于等于2.5 μm的悬浮颗粒物),其主要来源为燃煤、机动车尾气等.因此,对PM2.5、SO2、NOx等进行研究具有重要意义.

请回答下列问题:

(1)将PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样.

若测得该试样所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如下表:

离子K+Na+NH
 +4
SO
 2-4
NO
 -3
Cl-
浓度/mol•L-14×10-66×10-62×10-54×10-53×10-52×10-5
根据表中数据判断PM2.5的酸碱性为______,试样的pH=______.

(2)为减少SO2的排放,常采取的措施有:

①将煤转化为清洁气体燃料.

已知:H2 (g)+

1
2
O2 (g)=H2O;△H=-241.81kJ•mol-1

C (s)+

1
2
O2 (g)=CO (g);△H=-110.51kJ•mol-1

写出焦炭与水蒸气反应的热化学方程式:______.

②洗涤含SO2的烟气.以下物质可作洗涤剂的是______.

a.Ca(OH)2     b.Na2CO3     c.CaCl2     d.NaHSO3

(3)汽车尾气中NOx和CO的生成及转化

①已知汽缸中生成NO的反应为:N2(g)+O2(g)⇌2NO (g);△H>0

若1mol空气含0.8mol N2和0.2mol O2,1300℃时在密闭容器内反应达到平衡,测得NO为:8×10-4 mol.计算该温度下的平衡常数:K=______.

汽车启动后,汽缸温度越高,单位时间内NO排放量越大,原因是______.

②汽车燃油不完全燃烧时产生CO,有人设想按下列反应除去CO:2CO (g)=2C (s)+O2 (g)

已知该反应的△H>0,简述该设想能否实现的依据:______.

③目前,在汽车尾气系统中装置催化转化器可减少CO和NO的污染,其化学反应方程式为______.

答案

(1)观察表格中发现NH4+水解显酸性,PM2.5的酸碱性为酸性.试样的pH值根据溶液中电荷守恒计算H+离子浓度为10-4,PH值为4,故答案为:酸性;4;

(2)①已知:①H2 (g)+

1
2
O2 (g)=H2O(g);△H=-241.81kJ•mol-1

②C (s)+

1
2
O2 (g)=CO (g);△H=-110.51kJ•mol-1

利用盖斯定律,将②-①可得C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g);△H=(-110.51kJ•mol-1)-(-241.81kJ•mol-1)=++13l.3 kJ•mol-1

故答案为:C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g);△H=+13l.3 kJ•mol-1

 ②洗涤含SO2的烟气,根据酸性氧化物的性质选a.Ca(OH)2 b.Na2CO3,故答案为:a、b;

(3)①计算平衡常数时,先计算物质的平衡量,N2为0.8mol-4×10-4 mol,O2为0.2mol-4×10-4 mol,带入平衡常数表达式即可,得K=4×10-6,气缸温度越高,单位时间内NO排放量越大,原因是温度升高,反应速率加快,平衡右移,

故答案为:4×10-6;温度升高,反应速率加快,平衡右移;

②2CO(g)=2C(s)+O2(g),该反应是焓增、熵减的反应.根据G=△H-T•△S,G>0,不能实现,故答案为:该反应是焓增、熵减的反应,任何温度下均不自发进行;

③汽车尾气系统中装置反应的化学方程式为2CO+2NO

 催化剂 
.
 
2CO2+N2,故答案为:2CO+2NO 
 催化剂 
.
 
 2CO2+N2

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